探究生活中的物理（选修课）
课题一： 涡旋形成 表面张力的应用
教学目的：
1．激发学生的学习兴趣，培养学生的动手能力，锻炼学生对未知事物的探究能力。
2．通过实验现象使学生了解涡旋的形成。
3．加深学生对浮力形成原因的了解，培养学生受力分析及画受力分析图的能力。
4．观察液体表面张力现象，了解液体表面张力形成的原因。
教学重点：物体受力分析
教学难点：涡旋的形成、液体表面张力形成的原因
教学方法：实验法，引导法、归纳法
教学仪器：各组实验仪器，本节课的三个实验都属于力学范畴，分别是流体力学、浮力以及分子动理论的内容。
教学过程：
（一）导入：ＰＰＴ
（二）课程内容：第一个实验：越吹越近的轻烟
大家可以看到在桌面上都有几段燃香，等一下请同学将它点燃。燃香冒出的烟如果在没有风的情况下，应该是保持一条直线上升的，如果同学吹气，烟气应该向外飞散。但能不能让烟越吹越近呢？
同学桌面上摆放着纸板，塑料桶，木块等仪器，同学们可以任意选用，看看怎样能够使烟越吹越近。
给学生5分钟时间，然后提问。总结学生的方法，请少数同学上台表演他们的方法。
对学生的方法稍作解释，然后给出正确的方法，画图，讲解理论。
在没用纸板档住的时候，口中吹出的气流在相同位置上的流速是一样的，因此烟气被向外吹散。
当前方挡上一个纸板时，如图所示，纸板边缘的气流速度变快，而纸板后面的空气却不再流动，结果造成气流通过纸板边缘后向纸板后面倒卷过去，形成了
一个涡旋。因此，烟气也被倒卷过来，形成越吹越近的现象。
快速行驶的汽车，后面往往扬起烟尘，就是因为汽车快速移动时，它前面的空气不能及时绕到后面，使汽车后面暂时出现了一个接近真空的区域，这个区域一出现，四周的空气便要争先恐后的跑来填补，同样也能形成涡旋。
不仅仅气体能够形成涡旋，更常见的是液体形成的涡旋——漩涡。轮船失事时，轮船下沉的同时，也形成了巨大的涡旋，将附近的小船和人都一起卷入海中。
第二个实验：浮不起来的木块
轮船下落的时候会形成涡旋，那当轮船沉底之后，打捞沉船时，又有了新的难题。当打捞沉船时，刚开始需要大量的浮筒，但当沉船已经从淤泥里拉上来之后，就只需要少量的浮筒就可以将船拉出海面。为什么有这种现象？
下面，同学们先观看这个实验。
[演示实验]将两个相同的木块放入水槽中，一块下端涂上凡士林，一块不涂，向水槽中倒水，边倒边提醒学生观察，为什么一块漂浮一块不动？
给学生时间，作相同的实验。亲自观察
现象。让学生思考木块浮不起来的原因。
在黑板上画出两个木块，让学生放下仪
器，请两位同学来画受力分析图。
说明原因：浮力产生原因是由于物体上下表面受到的液体压力差，而涂上凡士林的木块底部与容器底部紧密接触，没有接触到液体，因此只受到上表面向下的压力，不受浮力。
用弹簧秤钩住涂上凡士林的木块，看看用多大的力能将木块拉起来。
第三个实验：不沉的硬币
[演示实验]将一个硬币侧放入水中，迅速下沉。可是如果将硬币慢慢的平放入水中，硬币却会飘在水面上，是什么力将硬币托起来的呢？是浮力吗？
[学生实验]三个硬币，可能有的成功，有的不成功，实验完毕后，帮助学生分析原因：1. 打湿的硬币，就会直接沉下去。这是由于水的浸润现象。
2.硬币摆的不平时，也会沉下去。这是由于接触的面积太小，分子
数目太少，分子力不足以将硬币托起来。
[分析原因]是由于液体表面张力
表面张力产生的原因：主要是液体表面层的分子分布比液体内部稀疏．液体表面分子间的相互作用表现为引力，在液体表面各部分间产生了相互吸引的力，即为表面张力
用表面张力演示仪，为同学们演示水膜的表面张力。
用水演示浸润和不浸润。
表面张力产生的原因：主要是液体表面层的分子分布比液体内部稀疏．液体表面分子间的相互作用表现为引力，在液体表面各部分间产生了相互吸引的力，即为表面张力
液体的浸润（不浸润）现象：雨衣为什么不透水呢？奥妙就在制作材料上。就拿布制雨衣来说吧，它是用防雨布（经过防水剂处理的普通棉布）制成的。
防水剂是一种含有铝盐的石蜡乳化浆。石蜡乳化以后，变成细小的粒子，均匀地分布在棉布的纤维上。石蜡和水是合不来的、水碰见石蜡，就形成椭圆形水珠，在石蜡上面滚来滚去。可见，是石蜡起了防雨的作用。物理学上把这种不透水的现象，叫做“不浸润现象”。而水一旦遇到普通棉布，就通过纤维间的毛细管渗透进去，这就叫做“浸润现象”。
物体是由分子组成的。同一种物质的分子之间的相互作
用力，叫做内聚力；而不同物质的分子之间的相互作用
力，叫做附着力。在内聚力小于附着力的情况下，就会
产生“浸润现象”；反之，则会出现“不浸润现象”。
雨衣不透水，正是由于水的内聚力大于水对雨衣的附着
力的缘故。
物理学还告诉我们：水的内聚力作用在水表面形成
表面张力。水的表面张力使水面形成一层弹性薄膜，当
水和其他物体接触时，只要水对它不浸润，那么这层弹
性膜就是完好的、可以把水紧紧地包裹着。有人试验过：
巧妙地把水倒进浸过蜡的金属筛里，水并没有从筛眼里
漏下去。
常见的玻璃，看起来光滑晶亮。可是，水遇上它，却紧紧地缠住不放，带来了种种麻烦：下雨的时候，车前窗玻璃上的雨水挡住了司机的视线，很不安全，于是只好开动划水器，把雨水排去；戴眼镜的人，在喝热水的时候，镜片立即蒙上一层雾汽，挡住了视线，什么东西也看不见了。
人们知道了水的表面张力的特性，了解了水的内聚力与附着力的关系以后，不仅巧妙地制成了雨衣，而且还造出了新颖的“憎”水玻璃——在普通玻璃上涂一层硅有机化合物药膜，它大大削弱了雾汽对玻璃的附着力。用这种憎水玻璃做镜片，为戴眼镜的人解除了蒙雾的苦恼；把这种玻璃安在车的前窗上，划水器也就用不着了。现在你该能说出篷布、布伞不漏雨的道理了吧
作业：写出实验探究体会，自己查找理论解释进行交流分享．
课题二：实验探究 复杂的受力分析
实验一：纸桥
实验目的：研究拱形结构的承压能力
实验仪器：纸、钩码、木块
实验原理：力的分解原理
实验步骤：1．
2．
3．
4．
实验结论：怎样设计才能负荷起尽量多的钩码？（请配合图示）
纸拱桥
把纸条搭在两摞书中间，它的中部
便会弯下去，显得软弱无力。如果把它
弯成弧形，卡在两摞书之间，它也可以
驮起一盒火柴！
拱起了腰的纸条可以驮起一盒火
柴，这说明，向上拱起的物体最能承受
外来的压力。
我们的祖先很早就发现了拱形物
体的这一性质，并且把它运用到建筑上
去，各地发掘的东汉古墓，多数有“拱”式结构，可见一千几百年前我国的筑拱技术已经相当普及了。
现存的最古老的石拱桥是我国的赵州桥。赵州桥是隋朝石匠李春设计监造的，自公元616年建成，到现在已经有一千三百多年的历史了。这座石桥横跨在河北赵县城南洨河上，有着一个弧形的桥洞，犹如跨在河上的长虹。在漫长的岁月里，赵州桥经受了地震的摇撼，洪水的冲击，车马的压轧，仍然屹立在洨河之上。
赵州桥不但有个弧形的大拱，而且在桥肩有四个小拱。当山洪暴发时，小拱可以把洪水泄走。赵州桥坚固的秘密正在拱上。
近年来，我国科技人员和工人继承并发展了拱桥建筑的传统，创造了双曲拱桥。
双曲拱桥的外形同一般的空腹式拱桥好象没有什么区别。但是你如果走到桥下一看，就会发现它的肚皮是凹的，好象由几条自行车的挡泥板拼起来的，真是拱中有拱。这种桥的优点是：造价低、载重负荷大、施工方便、节省材料。宏伟的南京长江大桥的公路引桥便是这种双曲拱桥。
实验二：水顶球
相信大家对这个实验一定不陌生，可谁知道这其中的奥秘呢？这了解开这个谜，我们做了这个实验。
1、首先准备实验器材：先找一个大的玻璃瓶，在盖上穿两个小洞，装上自行车轮胎的气芯，其中一个再；连一条细管，细管的另一边要触到瓶底，之后在瓶中装满水，再用气筒给瓶子打气，不要打太多，小心打爆瓶子，也不要打太，否则压力不够实验做不成。现在，实验器材准备好。
2、下面开始做实验，首先将连有细管的气芯打开，立即有一条水柱喷了出来，再将乒乓球放在水柱上，只见乒乓球在水柱上旋转，实验成功了，大家开始把观察到的现象总结如下：（1）球一直在自转传。（2）球在上下移动。（3）球一直在水柱旁边。
3、实验的问题提出：对此大家提出了如下的疑问：
（1）、为什么球不在水顶上，而在水旁边？
（2）为什么球没掉下来？
（3）为什么球不停自转？
（4）为什么瓶要密封？
（5）小球为什么时而上升时而下降？
（6）为什么向上的水柱要调成竖直方向？
（7）随小球旋转的水珠为什么会飞出去？
（8）用光照射，小球为什么会特别明亮？
这么简单的实验，经过我们自己研究，却发现了这么多的问题，它包含了许多的物理知识，在这以前，我们从来都没这么认真过，也从来没这样来看一个演示实验，也从来没有 发现物理实验中所包含的这样丰富的内容．．．．．．．
４、解决：我们把球没有掉下来做为切入点作分析因为小球处于动态平衡可知小球所受的外力和为零，由此得出水对小球施加的力等于小球的重力，然而球为什么会自转呢？大家最初想起了向心力。向心力的方向不断变化，但总是沿着半径指向圆心。显然试验中不存在这样的力，所以又放弃了这个想法。大家知道为什么球会自转了！因为水的冲力沿切线作用于球。在使球保持上下衡的同时使球自转，经过进一步的思考至于球为什么上下移动就好解释了。因为水向上的冲力不断变化。有时大于球体身的重力，有时小于球的重力，所以合力有时向下，有时向上，所以不停上下移动。还有一个问题是球为什么不在水顶上而在水旁边。这时大家寻找相关资料，相互讨论，但仍一无所获，最后只得向老师请教。老师没有直接说只是给了一个提示：“在两张纸之间吹一口气怎样？纸非但没有吹开，
反而会合拢了。这是什么原因呢？”我们各己见。最后大家想到了气流和它所带来的压强变化。在纸之间吹气则纸之间的压强比周围小。所以纸两边就产生了压力差，这个压力差使纸靠拢。这时想到还有初中时老师进过的为什么在车站人不能离火车道太近的道理，因为火车开过时很快，带动附近气流使火车道的压强很小，吸引周围的气流，这跟水顶球实验是同一个原理。水向上冲，同时带动气流，吸引球在旁边。对！就是这样！大家顿时茅塞顿开这几天的努力没有白费。
作业：根据实验探讨，尽量探索其中的定量表达，请找出类似问题寻求定量解释．
探究生活中的物理（选修课）
课题一： 涡旋形成 表面张力的应用
教学目的：
1．激发学生的学习兴趣，培养学生的动手能力，锻炼学生对未知事物的探究能力。
2．通过实验现象使学生了解涡旋的形成。
3．加深学生对浮力形成原因的了解，培养学生受力分析及画受力分析图的能力。
4．观察液体表面张力现象，了解液体表面张力形成的原因。
教学重点：物体受力分析
教学难点：涡旋的形成、液体表面张力形成的原因
教学方法：实验法，引导法、归纳法
教学仪器：各组实验仪器，本节课的三个实验都属于力学范畴，分别是流体力学、浮力以及分子动理论的内容。
教学过程：
（一）导入：ＰＰＴ
（二）课程内容：第一个实验：越吹越近的轻烟
大家可以看到在桌面上都有几段燃香，等一下请同学将它点燃。燃香冒出的烟如果在没有风的情况下，应该是保持一条直线上升的，如果同学吹气，烟气应该向外飞散。但能不能让烟越吹越近呢？
同学桌面上摆放着纸板，塑料桶，木块等仪器，同学们可以任意选用，看看怎样能够使烟越吹越近。
给学生5分钟时间，然后提问。总结学生的方法，请少数同学上台表演他们的方法。
对学生的方法稍作解释，然后给出正确的方法，画图，讲解理论。
在没用纸板档住的时候，口中吹出的气流在相同位置上的流速是一样的，因此烟气被向外吹散。
当前方挡上一个纸板时，如图所示，纸板边缘的气流速度变快，而纸板后面的空气却不再流动，结果造成气流通过纸板边缘后向纸板后面倒卷过去，形成了
一个涡旋。因此，烟气也被倒卷过来，形成越吹越近的现象。
快速行驶的汽车，后面往往扬起烟尘，就是因为汽车快速移动时，它前面的空气不能及时绕到后面，使汽车后面暂时出现了一个接近真空的区域，这个区域一出现，四周的空气便要争先恐后的跑来填补，同样也能形成涡旋。
不仅仅气体能够形成涡旋，更常见的是液体形成的涡旋——漩涡。轮船失事时，轮船下沉的同时，也形成了巨大的涡旋，将附近的小船和人都一起卷入海中。
第二个实验：浮不起来的木块
轮船下落的时候会形成涡旋，那当轮船沉底之后，打捞沉船时，又有了新的难题。当打捞沉船时，刚开始需要大量的浮筒，但当沉船已经从淤泥里拉上来之后，就只需要少量的浮筒就可以将船拉出海面。为什么有这种现象？
下面，同学们先观看这个实验。
[演示实验]将两个相同的木块放入水槽中，一块下端涂上凡士林，一块不涂，向水槽中倒水，边倒边提醒学生观察，为什么一块漂浮一块不动？
给学生时间，作相同的实验。亲自观察
现象。让学生思考木块浮不起来的原因。
在黑板上画出两个木块，让学生放下仪
器，请两位同学来画受力分析图。
说明原因：浮力产生原因是由于物体上下表面受到的液体压力差，而涂上凡士林的木块底部与容器底部紧密接触，没有接触到液体，因此只受到上表面向下的压力，不受浮力。
用弹簧秤钩住涂上凡士林的木块，看看用多大的力能将木块拉起来。
第三个实验：不沉的硬币
[演示实验]将一个硬币侧放入水中，迅速下沉。可是如果将硬币慢慢的平放入水中，硬币却会飘在水面上，是什么力将硬币托起来的呢？是浮力吗？
[学生实验]三个硬币，可能有的成功，有的不成功，实验完毕后，帮助学生分析原因：1. 打湿的硬币，就会直接沉下去。这是由于水的浸润现象。
2.硬币摆的不平时，也会沉下去。这是由于接触的面积太小，分子
数目太少，分子力不足以将硬币托起来。
[分析原因]是由于液体表面张力
表面张力产生的原因：主要是液体表面层的分子分布比液体内部稀疏．液体表面分子间的相互作用表现为引力，在液体表面各部分间产生了相互吸引的力，即为表面张力
用表面张力演示仪，为同学们演示水膜的表面张力。
用水演示浸润和不浸润。
表面张力产生的原因：主要是液体表面层的分子分布比液体内部稀疏．液体表面分子间的相互作用表现为引力，在液体表面各部分间产生了相互吸引的力，即为表面张力
液体的浸润（不浸润）现象：雨衣为什么不透水呢？奥妙就在制作材料上。就拿布制雨衣来说吧，它是用防雨布（经过防水剂处理的普通棉布）制成的。
防水剂是一种含有铝盐的石蜡乳化浆。石蜡乳化以后，变成细小的粒子，均匀地分布在棉布的纤维上。石蜡和水是合不来的、水碰见石蜡，就形成椭圆形水珠，在石蜡上面滚来滚去。可见，是石蜡起了防雨的作用。物理学上把这种不透水的现象，叫做“不浸润现象”。而水一旦遇到普通棉布，就通过纤维间的毛细管渗透进去，这就叫做“浸润现象”。
物体是由分子组成的。同一种物质的分子之间的相互作
用力，叫做内聚力；而不同物质的分子之间的相互作用
力，叫做附着力。在内聚力小于附着力的情况下，就会
产生“浸润现象”；反之，则会出现“不浸润现象”。
雨衣不透水，正是由于水的内聚力大于水对雨衣的附着
力的缘故。
物理学还告诉我们：水的内聚力作用在水表面形成
表面张力。水的表面张力使水面形成一层弹性薄膜，当
水和其他物体接触时，只要水对它不浸润，那么这层弹
性膜就是完好的、可以把水紧紧地包裹着。有人试验过：
巧妙地把水倒进浸过蜡的金属筛里，水并没有从筛眼里
漏下去。
常见的玻璃，看起来光滑晶亮。可是，水遇上它，却紧紧地缠住不放，带来了种种麻烦：下雨的时候，车前窗玻璃上的雨水挡住了司机的视线，很不安全，于是只好开动划水器，把雨水排去；戴眼镜的人，在喝热水的时候，镜片立即蒙上一层雾汽，挡住了视线，什么东西也看不见了。
人们知道了水的表面张力的特性，了解了水的内聚力与附着力的关系以后，不仅巧妙地制成了雨衣，而且还造出了新颖的“憎”水玻璃——在普通玻璃上涂一层硅有机化合物药膜，它大大削弱了雾汽对玻璃的附着力。用这种憎水玻璃做镜片，为戴眼镜的人解除了蒙雾的苦恼；把这种玻璃安在车的前窗上，划水器也就用不着了。现在你该能说出篷布、布伞不漏雨的道理了吧
作业：写出实验探究体会，自己查找理论解释进行交流分享．
课题二：实验探究 复杂的受力分析
实验一：纸桥
实验目的：研究拱形结构的承压能力
实验仪器：纸、钩码、木块
实验原理：力的分解原理
实验步骤：1．
2．
3．
4．
实验结论：怎样设计才能负荷起尽量多的钩码？（请配合图示）
纸拱桥
把纸条搭在两摞书中间，它的中部
便会弯下去，显得软弱无力。如果把它
弯成弧形，卡在两摞书之间，它也可以
驮起一盒火柴！
拱起了腰的纸条可以驮起一盒火
柴，这说明，向上拱起的物体最能承受
外来的压力。
我们的祖先很早就发现了拱形物
体的这一性质，并且把它运用到建筑上
去，各地发掘的东汉古墓，多数有“拱”式结构，可见一千几百年前我国的筑拱技术已经相当普及了。
现存的最古老的石拱桥是我国的赵州桥。赵州桥是隋朝石匠李春设计监造的，自公元616年建成，到现在已经有一千三百多年的历史了。这座石桥横跨在河北赵县城南洨河上，有着一个弧形的桥洞，犹如跨在河上的长虹。在漫长的岁月里，赵州桥经受了地震的摇撼，洪水的冲击，车马的压轧，仍然屹立在洨河之上。
赵州桥不但有个弧形的大拱，而且在桥肩有四个小拱。当山洪暴发时，小拱可以把洪水泄走。赵州桥坚固的秘密正在拱上。
近年来，我国科技人员和工人继承并发展了拱桥建筑的传统，创造了双曲拱桥。
双曲拱桥的外形同一般的空腹式拱桥好象没有什么区别。但是你如果走到桥下一看，就会发现它的肚皮是凹的，好象由几条自行车的挡泥板拼起来的，真是拱中有拱。这种桥的优点是：造价低、载重负荷大、施工方便、节省材料。宏伟的南京长江大桥的公路引桥便是这种双曲拱桥。
实验二：水顶球
相信大家对这个实验一定不陌生，可谁知道这其中的奥秘呢？这了解开这个谜，我们做了这个实验。
1、首先准备实验器材：先找一个大的玻璃瓶，在盖上穿两个小洞，装上自行车轮胎的气芯，其中一个再；连一条细管，细管的另一边要触到瓶底，之后在瓶中装满水，再用气筒给瓶子打气，不要打太多，小心打爆瓶子，也不要打太，否则压力不够实验做不成。现在，实验器材准备好。
2、下面开始做实验，首先将连有细管的气芯打开，立即有一条水柱喷了出来，再将乒乓球放在水柱上，只见乒乓球在水柱上旋转，实验成功了，大家开始把观察到的现象总结如下：（1）球一直在自转传。（2）球在上下移动。（3）球一直在水柱旁边。
3、实验的问题提出：对此大家提出了如下的疑问：
（1）、为什么球不在水顶上，而在水旁边？
（2）为什么球没掉下来？
（3）为什么球不停自转？
（4）为什么瓶要密封？
（5）小球为什么时而上升时而下降？
（6）为什么向上的水柱要调成竖直方向？
（7）随小球旋转的水珠为什么会飞出去？
（8）用光照射，小球为什么会特别明亮？
这么简单的实验，经过我们自己研究，却发现了这么多的问题，它包含了许多的物理知识，在这以前，我们从来都没这么认真过，也从来没这样来看一个演示实验，也从来没有 发现物理实验中所包含的这样丰富的内容．．．．．．．
４、解决：我们把球没有掉下来做为切入点作分析因为小球处于动态平衡可知小球所受的外力和为零，由此得出水对小球施加的力等于小球的重力，然而球为什么会自转呢？大家最初想起了向心力。向心力的方向不断变化，但总是沿着半径指向圆心。显然试验中不存在这样的力，所以又放弃了这个想法。大家知道为什么球会自转了！因为水的冲力沿切线作用于球。在使球保持上下衡的同时使球自转，经过进一步的思考至于球为什么上下移动就好解释了。因为水向上的冲力不断变化。有时大于球体身的重力，有时小于球的重力，所以合力有时向下，有时向上，所以不停上下移动。还有一个问题是球为什么不在水顶上而在水旁边。这时大家寻找相关资料，相互讨论，但仍一无所获，最后只得向老师请教。老师没有直接说只是给了一个提示：“在两张纸之间吹一口气怎样？纸非但没有吹开，
反而会合拢了。这是什么原因呢？”我们各己见。最后大家想到了气流和它所带来的压强变化。在纸之间吹气则纸之间的压强比周围小。所以纸两边就产生了压力差，这个压力差使纸靠拢。这时想到还有初中时老师进过的为什么在车站人不能离火车道太近的道理，因为火车开过时很快，带动附近气流使火车道的压强很小，吸引周围的气流，这跟水顶球实验是同一个原理。水向上冲，同时带动气流，吸引球在旁边。对！就是这样！大家顿时茅塞顿开这几天的努力没有白费。
作业：根据实验探讨，尽量探索其中的定量表达，请找出类似问题寻求定量解释．